JP2003258349A

JP2003258349A - レーザ加工方法、その装置および薄膜加工方法

Info

Publication number: JP2003258349A
Application number: JP2002057185A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Sumino; 努角野; Junji Fujiwara; 淳史藤原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2003-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ加工の際のレーザビーム全体のプロフ
ァイルを把握することができるレーザ加工方法と装置、
ならびに薄膜加工方法を提供すること。【解決手段】プロファイルモニタ１３によりエネルギ
が調整されたレーザビームの少なくとも一部を受光して
レーザビームのプロファイルとエネルギを検出し、その
検出結果にもとづいて所定値と異なる場合はレーザビー
ムのプロファイルを制御手段１５、１６によりエネルギ
調整手段２、均一化光学系６およびレーザ装置１に媒質
ガスや冷却水を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工点でのビーム
形状をオンラインでモニタし、適正なエネルギ、強度分
布を有するビ−ムを照射するレーザ加工方法、レーザ加
工装置及び薄膜加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、ＴＦＴ型の液晶表示装置において
は、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）薄膜を少
なくとも部分的に結晶化して形成する多結晶シリコンを
用いてアクティブマトリックスを形成するこがは知られ
ている。この多結晶化を低温で行うためには、レーザア
ニール装置を用いて紫外域のレーザ光であるエキシマレ
ーザビームの照射によるアニール加工が有効である。ア
ニール加工の際には、エキシマレーザビームをビームホ
モジナイザで均一化すると共にビーム断面形状を線状に
して（例えば、特開平１０−１０４５４５号に開示され
ている）、アモルファスシリコン薄膜上に照射するこ
と、及びその薄膜上の所望領域において線状ビームをそ
の幅方向に走査することも知られている（例えば、特開
平９−２９３６８８号公報に開示されている）。

【０００３】ところが、この種のレーザアニール装置で
は、線状に絞られたレーザビームが幅方向にドリフトし
て、線状ビームの走査領域がずれることにより、アニー
ルが所望の通りには行われないことが発生する場合が生
じている。このドリフトは少なくとも部分的には、反射
鏡の表面の経時的な汚れ等に起因するもので、規則性・
再現性に乏しく、予めドリフトの発生とその態様を予測
することは困難である。

【０００４】そのため、レーザアニール装置のようなレ
ーザ光を用いたレーザ加工装置では、加工前に予めレー
ザ光のビームプロファイルを計測・調整する必要がたび
たび生じている。

【０００５】例えば、図９に示すように、特開２００１
−７７０４６号公報に開示されているレーザ加工装置で
は、レーザ光を加工用レンズを通して加工面に照射する
際に、加工面に入射するレーザ光の光路上の計測位置
に、出没自在なレーザ光のビームプロファイルを検出す
るプロファイルモニタを設けている。

【０００６】すなわち、図９に示すように、レーザアニ
ーリング開始前等においてのビームプロファィルを計測
する際には、プロフアイルモニタ８０がモニタ駆動装置
８１により駆動されて計測位置に移動し、反射ミラー８
２が最終レンズ８３の真下の光路をカットする図示の所
定位置に位置決めされる。つまり、レーザ発振器９０か
ら出射されミラー８９を介してレーザ光ＬＢを導く照射
光学系８４を固定したままで、ワークＷに入射するレー
ザ光ＬＢの光路上に反射ミラー８２を進退させてレーザ
光ＡＬをプロファイルモニタ８０に取り込む。反射ミラ
ー８２で９０度光路を曲げられたレーザ光ＬＢは、対物
レンズ８５の物点位置（プロセスチャンバ８６内のワー
クＷの表面位置に相当する）に集光してビームプロファ
イル像を形成し、対物レンズ８５を通して拡大され、Ｃ
ＣＤカメラ８７の検出面に結像する。

【０００７】ＣＣＤカメラ８７ではレーザ光ＡＬのビー
ムプロファイルが光電変換されてビームプロフファイル
に相当する電気信号が得られる。本例ではワークＷの表
面に照射されるレーザ光ＬＢが線状ビームであることを
想定しているので、線状ビームの全長にわたってビーム
プロファイルを検出できるように、線状ビームの長軸方
向すなわちＹ軸方向に沿ってプロファィルモニタ８０を
移動させるＹ駆動部８８が設けてあり、このＹ駆動部８
８を動作させることにより、線状ビームの全長にわたっ
てビームプロファイルを検出している。

【０００８】なお、ＣＣＤカメラ８７は、線状ビームを
２次元イメージとして検出するものである必要はない。
例えば１次元ＣＣＤ（ラインセンサ）を用いて短軸方向
に関するビームプロファイルを検出し、プロファイルモ
ニタ８０を移動させることによって長軸方向にスキャン
することで、線状ビーム全体の連続的なプロファイルを
得ることができる。

【０００９】また、特開２０００−４２７７７号公報に
開示されているレーザ加工装置では、レーザ発振器から
出射され、ビームホモジナイザによって細長く整形され
た加工用のレーザビームを、光路中にハーフミラーによ
って分岐して、分岐光の幅方向の強度分布をホモジナイ
ズ面を計測してビームの中心位置を求め、ビームのドリ
フトによる検出中心位置とのずれを無くすように、レー
ザ発振器の光共振器の一対の反射鏡のうち、少なくとも
一方の反射鏡の配向を制御している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開２００１−７７０４６号公報および特開２０００−
４２７７７号公報に開示さらた技術は、いずれも、レー
ザビームの測定時と加工時が異なるために、測定データ
は加工の際との同一時期のデータではない。

【００１１】また、特開２００１−７７０４６号公報に
開示された技術では、プロファイルモニタが、加工の照
射光路中に移動手段で移動して計測する構造であるた
め、構造が複雑になる。

【００１２】また、特開２０００−４２７７７号公報に
開示された技術は、ビームの中心位置を求めるもので、
ビーム全体のプロファイルを把握しているものではな
い。

【００１３】また、一般に、パルスガスレーザのレーザ
媒質ガスは、励起放電によりレーザ発振を続けると、ガ
スの組成比が変化する。その際、レーザビームの質が変
化する。そのため、レーザ媒質ガスを変化させることで
レーザビームの質の劣化を制御する必要があるが、それ
らへの対応については、上述のいずれの技術にも開示さ
れておらず、また示唆もされていない。

【００１４】本発明はこれらの事情に基づいてなされた
もので、レーザ加工の際のレーザビーム全体のプロファ
イルを把握することができるレーザ加工方法と装置、な
らびに薄膜加工方法を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による手
段は、レーザ装置から出射されるレーザビームの照射エ
ネルギをエネルギ調整手段で調整し、このエネルギが調
整された前記レーザビームの強度分布を均一化光学系で
均一化し、この均一化された前記レーザビームを照射対
象物に照射光学系により照射するレーザ加工方法におい
て、前記照射光学系では、プロファイルモニタにより前
記エネルギが調整されたレーザビームの少なくとも一部
を受光して前記レーザビームのプロファイルとエネルギ
を検出し、その検出結果が所定値と異なる場合は制御手
段により前記エネルギ調整手段、前記均一化光学系、前
記レーザ装置の媒質ガスまたは冷却水の少なくともいず
れか１つを制御することを特徴とするレーザ加工方法で
ある。

【００１６】また請求項２の発明による手段は、前記プ
ロファイルモニタは、前記レーザビームの断面に対して
複数の検出体を配置して前記レーザビームのプロファイ
ルとエネルギを検出していることを特徴とするレーザ加
工方法である。

【００１７】また請求項３の発明による手段は、前記レ
ーザ装置は、ガスを励起媒体とするガスレーザで、前記
プロファイルモニタの検出結果から前記レーザビームを
適正なプロファイルに制御するために、前記制御手段に
よりレーザ媒質ガスの温度および強度分布を均一化する
ために前記均一化光学系への入射角を制御することを特
徴とするレーザ加工方法である。

【００１８】また請求項４の発明による手段は、前記制
御手段は、前記照射対象物の膜質情報をもとに予め定め
られた加工点のビーム形状とエネルギを算出することを
特徴とするレーザ加工方法である。

【００１９】また請求項５の発明による手段は、レーザ
装置と、このレーザ装置から出射されるレーザビームの
光軸上に前記レーザビームの照射エネルギを調整するエ
ネルギ調整手段、このエネルギ調整装置により調整され
た前記レーザビームの強度分布を均一化する均一化光学
系、この均一化光学系により均一化された前記レーザビ
ームを照射対象物に照射するための照射光学系を備えた
レーザ加工装置において、前記照射光学系には、前記エ
ネルギが調整されたレーザビームの少なくとも一部を受
光して前記レーザビームのプロファイルとエネルギを検
出するプロファイルモニタが配置され、このプロファイ
ルモニタには前記エネルギ調整手段、前記均一化光学系
および前記レーザ装置に媒質ガスや冷却水を制御する制
御手段が接続されていることを特徴とするレーザ加工装
置である。

【００２０】また請求項６の発明による手段は、非結晶
質半導体膜にレーザビームを照射して結晶質半導体膜を
改質するレーザ加工方法で、上記のレーザ加工方法を用
いていることを特徴とする薄膜加工方法である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明のレーザ加工装置の
実施の形態を図面を参照して説明する。

【００２２】図１はレーザ加工装置の要部のブロック図
である。レーザ発振器を形成しているレーザ装置１の出
射側の光軸の上の前方には、順次、照射エネルギを調整
するエネルギ調整手段であるアッテネータ２、アクチュ
エータ３を備えた全反射ミラーであるM１ミラー４、全
反射ミラーであるM２ミラー５、レーザビームの強度分
布を均一化するための均一化光学系であるホモジナイザ
６、ハーフミラーであるM３ミラー７が配置されてい
る。ただし、このM３ミラー７は、ハーフミラーである
が、透過率が９９．５％で反射率は０．５％程度に形成
されている。また、M３ミラー７の反射光軸上の前方に
集光レンズ８が配置されは、集光レンズ８の前方には照
射対象物９（被加工物）を載置して水平方向に移動させ
る移動ステージ１１が設けられている。一方、M３ミラ
ー７の透過光軸上の前方には、集光レンズ１２を介して
プロファイルモニタであるラインＣＣＤモニタ１３が配
置され、このラインＣＣＤモニタ１３の出力側には、順
次、制御手段であるＣＣＤ出力演算装置１４、第１制御
装置１５および第２制御装置１６が接続されている。な
お、第１制御装置１５にはエリプソメータで構成した膜
厚モニタ１７の出力側が接続され、第１制御装置１５の
出力側はアッテネータ２とアクチュエータ３に接続され
ている。また、第２制御装置１６の出力側は、レーザ装
置１へ供給するガスと冷却水のそれぞれの管路のバルブ
Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３の制御部（不図示）に接続されてい
る。

【００２３】図２はレーザ装置１の模式断面図で、断面
がほぼ円状の本体ケース２１の内壁に沿って一対の放電
電極２２が設けられ、ファン２３により媒質ガス２４が
本体ケース２１内を流動して放電電極２２の間を循環す
るように形成されている。また、媒質ガス２４の流路に
は温度測定用の熱電対２５と冷却用の熱交換器２６が配
置されている。なお、熱交換器２６はバルブＶ_４を介し
た流入管路２７と排出管路２８により、冷却水を供給す
るチラー２９に接続されている。

【００２４】これらの構成により、レーザ装置１から出
射したレーザビームＬＢは、回転角に応じて減衰率が変
化することによって照射エネルギを変えるバリアブルな
アッテネータ２（可変減衰器）、ビーム形状を変えるた
めにホモジナイザ６への入射角を変化させためのM１ミ
ラー４およびM２ミラー５を介して、レーザビームＬＢ
の強度分布を均一にするホモジナイザ６でライン状のビ
ームに整形される。整形されたレーザビームＬＢの形状
は、例えば０．５×３００ｍｍである。この整形された
レーザビームＬＢは、Ｍ３ミラー７で反射したものは、
移動ステージ１１上の照射対象物９を照射する。一方、
Ｍ３ミラー７を透過したレーザビームＬＢはビーム形状
（プロファイル）測定するためのラインＣＣＤモニタ１
３で受光される。

【００２５】ラインＣＣＤモニタ１３は、図３に配置模
式図を示すように、レーザビームＬＢの断面に対して長
さ方向に両端部と中央部にそれぞれ合計３台のＣＣＤカ
メラ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃが配置されている。このＣ
ＣＤカメラ１３Ａ、１３Ｂ、１３は、レーザビームＬＢ
の形状測定とともに、ＣＣＤカメラ１３Ａ、１３Ｂ、１
３Ｃからの出力を積分することでレーザビームＬＢのエ
ネルギ測定も兼ねている。

【００２６】次に、図４に示したフローチャートを参照
して上述のレーザ加工装置の制御について詳述する。な
お、各部の名称と符号は図1で用いたものを用いてい
る。

【００２７】まず、アッテネータ２を照射対象物９に毎
に、予め定められている必要なエネルギ値の近傍の値に
設定し、ホモジナイザ６で図５にA−A´断面の強度分布
を示すように、レーザビームＬＢを所定の形状に整形す
る（Ｓ１）。

【００２８】整形されたレーザビームＬＢを３台のＣＣ
Ｄカメラ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃで受光し、出力された
レーザビームＬＢのプロファイル形状が、それぞれのＣ
ＣＤカメラ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃでの受光結果と比較
して、図４に示した形状と同様の適正形状である場合は
次のステップへ進む（Ｓ２）。一方、出力されたレーザ
ビームＬＢのプロファイル形状が、適正形状でない場合
は、アクチュエータ３を作動させて、ミラー６の角度を
変え、最も適正形状と一致するように第１制御装置１５
によりミラー６を調整する（Ｓ３）。

【００２９】レーザビームＬＢの中央に対応しているＣ
ＣＤカメラ１３Ｂの出力からＣＣＤ出力演算装置１４で
エネルギを算出し、設定されたエネルギになるよう第１
制御装置１５によりアッテネータ２を設定する（Ｓ
４）。

【００３０】レーザビームＬＢの両端部に対応する位置
に設置されているＣＣＤカメラ１３Ａ、１３Ｃとで各々
受光したレーザビームＬＢの波高値を比較する（Ｓ
５）。

【００３１】比較した波高値の差が予め設定している設
定範囲内の場合は（Ｓ６）、レーザビームＬＢの中央に
対応する位置に設けられているＣＣＤカメラ１３Ｂで、
レーザビームＬＢのエネルギを測定し（Ｓ７）、設定エ
ネルギと等しい場合は、照射対象物９への照射を開始す
る（Ｓ８）。また、設定範囲内ではあるが設定エネルギ
と異なっている場合は、第１制御装置１５によりアッテ
ネータ２を作動させて変化させ、再度設定エネルギに設
定を行い（Ｓ９）、その後に照射対象物９への照射を開
始する（Ｓ８）。

【００３２】一方、ＣＣＤカメラ１３Ａ、１３Ｃとで受
光したレーザビームＬＢの波高値の差が設定値範囲を超
える場合は、第１制御装置１５によりミラー６の角度を
初期化してミラーの位置を元の位置に戻す（Ｓ１０）。

【００３３】その後、第２制御装置１６によりバルブＶ
_１、Ｖ_２の開閉を制御してレーザ装置１にレーザ媒質と
なる媒質ガス２４を注入する。例えば、レーザ装置１に
ＸｅＣｌエキシマレーザを用いている場合、媒質ガス２
４であるＨＣｌガスを初期注入量の５％を追加封入する
（Ｓ１１）。

【００３４】次に、ＨＣｌガスを初期注入量の５％を追
加封入した回数が１０回以下か否かを確認する（Ｓ１
２）。１０回以下の場合は、Ｓ２に戻りそれ以降のステ
ップをフローに従って繰り返す。一方、ＨＣｌガスの追
加封入した回数が１０回を超えている場合は、第２制御
装置１６の制御によりバルブＶ_３の開閉を行い冷却水を
レーザ装置１に注入して、媒質ガス２４の温度制御して
いる冷却水温度を５度低下させる（Ｓ１３）。

【００３５】その後、Ｓ５およびＳ６と同様に、レーザ
ビームＬＢの両端部に対応する位置に設置されているＣ
ＣＤカメラ１３Ａ、１３Ｃで各々受光したレーザビーム
ＬＢの波高値を比較する（Ｓ１４）。

【００３６】比較した波高値の差が予め設定している設
定範囲内の場合は（Ｓ１５）、Ｓ２に戻りそれ以降のス
テップをフローに従って繰り返す。一方、比較した波高
値の差が予め設定している設定範囲を超えている場合
は、レーザ装置１の媒質ガス２４を交換し（Ｓ１６）、
その後、Ｓ１に戻りそれ以降のステップをフローに従っ
て繰り返す。

【００３７】なお、照射対象物９にレーザビームＬＢを
照射中は、オンラインでＣＣＤカメラ１３Ｂでエネルギ
値を、ＣＣＤカメラ１３Ａ、１３Ｃで波高値の差をモニ
タする。この２つの出力が設定範囲を超えた場合は、そ
の照射対象物９への照射が完了したところで、Ｓ３以下
の各ステップ毎の制御を行う。

【００３８】また、薄膜改質を行う場合は、照射対象物
９のロットが変わり膜厚が異なるときは、膜厚モニタ１
４の出力から、薄膜改質に必要なエネルギを第１制御装
置１５で算出しアッテネータ２の角度を変えて所定値に
設定する。

【００３９】次に、上述のレーザ加工装置の変形例につ
いて説明する。図６（ａ）はレーザ加工装置の要部のブ
ロック図である。なお、図１で示した上述のレーザ加工
装置と同一機能部分には同一符号を付して、当該部分の
説明を省略する。

【００４０】この変形例の場合は、上述の実施の形態で
用いたハーフミラーであるM３ミラー７に換えて、全反
射ミラーであるＭ４ミラー３１を用いている。このＭ４
ミラー３１で反射した光軸上の前方で、ライン状のレー
ザビームＬＢの端部（照射対象物９の加工と関係のない
部分に）に、図６（ｂ）A−A´断面を示すようなＭ５ミ
ラー３２を設けている。さらに、Ｍ５ミラー３２の反射
光軸の前方にはＣＣＤモニタ３５を設けている。

【００４１】これらの構成により、ＣＣＤモニタ３５で
受光したレーザ光を、先に図５で示したフローに従って
制御している。

【００４２】上述の各レーザ加工装置の制御を用いた一
例として、液晶パネルの製造の際に用いる薄膜非結晶シ
リコンから多結晶シリコンへの改質を行うことができ
る。

【００４３】その場合は、珪素ガラス基板の上に数１０
ｎｍの薄膜非結晶シリコンをＣＶＤ装置で成膜する。

【００４４】成膜された珪素ガラス基板に対して、Ｘｅ
Ｃｌエキシマレーザを用いた上述のレーザ加工装置で、
０．５ｍｍ×３００ｍｍに整形されたレーザビームＬＢ
をもちいて５００ｍＪ／パルスのエネルギ密度で照射す
る。例えば、レーザの繰返し周波数を２００Ｈｚ、基板
を乗せたトレイを０．８ｍｍ／ｓｅｃで移動させて、基
板全面にＸｅＣｌエキシマレーザによる照射を行ったア
ニールを施す。その結果、結晶粒径が約１μｍの多結晶
シリコンを得ることができる。得られた多結晶シリコン
に対して周知の所定の加工を施すことでトランジスタを
形成し、ポリシリコンＴＦＴ液晶パネルを製造すること
ができる。

【００４５】次に、上述の各レーザ加工装置によるＩＧ
ＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒ
Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）へのアニールプロセスの例に
ついて説明する。

【００４６】図７は、半導体素子であるＩＧＢＴ（Ｉｎ
ｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎ
ｓｉｓｔｏｒ）の断面図である。すなわち、Ｎ型のシリ
コン基板で形成されたウエハ６１の表面に、高濃度のＰ
型が導入されたＰ＋型のウエル領城、ゲート絶縁膜上の
ゲート電極６２、Ｐ型べース領域６３、Ｎ^＋型エミッタ
領域６４、絶縁膜６５が形成されている。エミッタ電極
６６は、Ｎ^＋型エミッタとＰ型べース各領域をショート
させるように設けられている。

【００４７】このウエハ６１の裏面に対し、ボロン
（Ｂ）をドーピング注入したアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金をコレクク電極６７の材料として用いてい
る。このコレクタ電極７に隣接して低濃度のＰ型層（Ｐ
⁻層）６８が形成されており、良好な低抵抗オーミック
コンタクトを形成している。

【００４８】このＩＧＢＴの製造方法をでは、まず、ウ
エハ６１の表面は、周知の技術を用いて、Ｐ^＋型のウエ
ル領域、ゲート絶縁膜上のゲ−ト電極６２、Ｐ型べース
領域６３、Ｎ^＋型エミッタ領域６４、絶縁膜６５を形成
する。その後、エミッタ電極６６として、Ｎ^＋型エミッ
タとＰ型ベース各領域を電気的にショートさせるアルミ
ニウムを形成する。これら工程が終了するまでには、ア
ニールやリフロー等、各電極の熱処理の工程が適宜挿入
される。

【００４９】ウエハ６１の表面の形成工程の後、ウエハ
６１の裏面側の形成工程にはいる。これについて、図８
（ａ）から（ｃ）を参照しながら説明する。ウエハ６１
の裏面に対し、ボロンをイオン注入する（図８
（ａ））。ＩＥ１３〜ＩＥ１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２とし
加速電圧は、５０ＫｅＶとする。その後ウエハ６１に上
述のレーザアニール装置によりレーザ照射しイオン注入
されたボロンを活性化させる（図８（ｂ））。これによ
りウエハ１の中には低濃度のＰ型層（Ｐ型層）６８が形
成される。なお、ＩＧＢＴの他に、光トリガ型サイリス
タ、逆素子型のＧＴＯサイリスタ等に採用しても上記と
同様の効果が得られる。

【００５０】なお、上述の各実施の形態のレーザ加工装
置で用いたＣＣＤカメラ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは、レ
ーザビームＬＢに対向して３台配置したが、レーザ装置
１の特性等が予めデータとして既知の場合は、ＣＣＤカ
メラ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを１台配置してその結果と
既知のデータとを組み合わせることにより、レーザビー
ムＬＢ全体のプロファイルやエネルギを推定することも
できる。

【００５１】また、上述の各実施の形態では、ＣＣＤカ
メラ１３Ａ、１３Ｂ、１３ＣがレーザビームＬＢのエネ
ルギとプロファイルの測定を兼用しているが、それぞれ
専用のものを用いてもよい。その際は、エネルギモニタ
は焦電素子等を用いてもよく形式は問わない。なお、エ
ネルギモニタに焦電素子を用いる場合は、電圧プローブ
により電圧波形を測定して波高値を算出し、それによる
制御をおこなう。

【００５２】また、ＣＣＤカメラ１３Ａ、１３Ｂ、１３
Ｃの代わりに高速フォトトランジスタやフォトマル等を
用いることもできる。その場合も、入射したレーザ光の
光強度に応じた電流を発生するので、その波形に応じて
ラインビームのプロファイルを検出することができる。

【００５３】また、ＣＣＤカメラ１３Ａ、１３Ｂ、１３
Ｃはライン型でもエリア型のどちらでも用いることがで
きる。エリア型の場合にはカバーエリアの大きさにより
１台を設けるだけでよい場合もある。

【００５４】また、上述の実施の形態では、レーザビー
ムＬＢの全体の形状を把握するＣＣＤモニタを３台のＣ
ＣＤカメラ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃで構成したが、３台
でなくても任意の複数台を用いることもでき、それによ
りレーザビームＬＢの全体の形状を求めてもよい。

【００５５】以上に説明したように、本発明によれば、
レーザ加工装置で被照射物を加工中に、オンラインでレ
ーザビームのプロファイルとエネルギをモニタし、それ
により制御することができる。したがって、薄膜トラン
ジスタの製造法にレーザ加工を適用した際に、適正なプ
ロセスを行うことができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、レーザ加工中にオンラ
インでレーザビームのプロファイルとエネルギをモニタ
し制御することができ、常に適正なレーザをおこなうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ加工装置の要部のプロック図。

【図２】レーザ装置の模式断面図。

【図３】本発明のラインＣＣＤモニタの配置模式図。

【図４】本発明のレーザ加工装置の制御を示すフローチ
ャート。

【図５】レーザビームの波形を示す説明図。

【図６】（ａ）は、本発明のレーザ加工装置の変形例の
要部のプロック図、（ｂ）は、測定用ミラーの配置の断
面図。

【図７】ＩＧＢＴの断面図。

【図８】（ａ）から（ｃ）は、ＩＧＢＴの加工工程毎の
説明図。

【図９】従来のレーザ加工装置の説明図。

【符号の説明】

１…レーザ装置、２…アッテネータ、３…アクチュエー
タ、６…ホモジナイザ、９…照射対象物、１０…、１１
…、１２…、１３…ラインＣＣＤモニタ、１３ａ〜１３
ｃ…ＣＣＤカメラ、１５…第１制御装置、１６…第２制
御装置、１７…膜厚モニタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｇ０２Ｆ 1/1368 Ｇ０２Ｆ 1/1368 Ｆターム(参考） 2H092 JA24 KA04 KA05 MA07 MA30 NA25 4E068 CA02 CB01 CC02 CD05 CK01 5F052 AA02 BA07 BB07 CA07 DA02 DB01 JA01 5F072 AA06 HH01 HH02 JJ05 JJ20 KK15 KK30 MM01 MM17 SS06 TT01 TT05 TT22 TT29 YY08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ装置から出射されるレーザビーム
の照射エネルギをエネルギ調整手段で調整し、このエネ
ルギが調整された前記レーザビームの強度分布を均一化
光学系で均一化し、この均一化された前記レーザビーム
を照射対象物に照射光学系により照射するレーザ加工方
法において、前記照射光学系では、プロファイルモニタにより前記エ
ネルギが調整されたレーザビームの少なくとも一部を受
光して前記レーザビームのプロファイルとエネルギを検
出し、その検出結果が所定値と異なる場合は制御手段に
より前記エネルギ調整手段、前記均一化光学系、前記レ
ーザ装置の媒質ガスまたは冷却水の少なくともいずれか
１つを制御することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】前記プロファイルモニタは、前記レーザ
ビームの断面に対して複数の検出体を配置して前記レー
ザビームのプロファイルとエネルギを検出していること
を特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項３】前記レーザ装置は、ガスを励起媒体とす
るガスレーザで、前記プロファイルモニタの検出結果か
ら前記レーザビームを適正なプロファイルに制御するた
めに、前記制御手段によりレーザ媒質ガスの温度および
強度分布を均一化するために前記均一化光学系への入射
角を制御することを特徴とする請求項１記載のレーザ加
工方法。
【請求項４】前記制御手段は、前記照射対象物の膜質
情報をもとに予め定められた加工点のビーム形状とエネ
ルギを算出することを特徴とする請求項１記載のレーザ
加工方法。
【請求項５】レーザ装置と、このレーザ装置から出射
されるレーザビームの光軸上に前記レーザビームの照射
エネルギを調整するエネルギ調整手段、このエネルギ調
整装置により調整された前記レーザビームの強度分布を
均一化する均一化光学系、この均一化光学系により均一
化された前記レーザビームを照射対象物に照射するため
の照射光学系を備えたレーザ加工装置において、前記照射光学系には、前記エネルギが調整されたレーザ
ビームの少なくとも一部を受光して前記レーザビームの
プロファイルとエネルギを検出するプロファイルモニタ
が配置され、このプロファイルモニタには前記エネルギ
調整手段、前記均一化光学系および前記レーザ装置に媒
質ガスや冷却水を制御する制御手段が接続されているこ
とを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】非結晶質半導体膜にレーザビームを照射
して結晶質半導体膜を改質するレーザ加工方法で、請求
項１乃至請求項４記載のレーザ加工方法を用いているこ
とを特徴とする薄膜加工方法。